Стереограммы на основе одного рисунка

 

Описание

Эффект компьютерной стереографии на основе одного изображения известен с 60-х годов. Описано несколько его разновидностей, в частности:

• SIRDS: (Single Image Random Dot Stereogram) — стереограмма одного рисунка на основе случайных точек;
• SIRTS: (Single Image Random TEXT Stereogram) — стереограмма одного рисунка на основе случайного текста;
• SIS: (Single Image Stereogram) — стереограмма одного рисунка.

Особенностью этого вида стереографии является использование одного изображения, в отличие от стереопар, в которых используется естественный механизм восприятия. До сих пор данная технология применялась только в области рекламы и развлечений, однако в процессе дальнейших исследований были обнаружены некоторые ее особенности, которые позволяют расширить сферу применения данной технологии в область психологии восприятия.

В основе работы всех разновидностей стереограмм, базирующихся на одном изображении, лежит механизм, представленный на рис. 1. На этом рисунке показано, что информация об удалении точки объекта от наблюдателя заложена в расстоянии между ее проекциями на виртуальную плоскость (в данном случае это плоскость стереограммы) для разных глаз.

Как мы видим, точка В находится дальше, чем точка А, и, соответственно, расстояние между проекциями dB больше, чем расстояние между проекциями dA.

Допустим, у нас есть рисунок, заполненный повторяющимся через определенный промежуток по горизонтали содержанием. Пусть период повторения D будет равен расстоянию между проекциями максимально удаленной точки виртуального объекта для разных глаз (рис. 2).

Содержание повторяющихся полос может быть случайно-шумовым или нести в себе некоторую информацию. При рассмотрении такого рисунка двумя глазами с расстояния, близкого к расчетному, будет восприниматься плоскость, находящаяся за поверхностью изображения. Это и будет простейшей стереограммой.

В случае передачи информации об объемном объекте, находящемся за плоскостью, необходимо при повторении полос на рисунке внести для каждой точки поправку. Если расчетный период повторения обозначить как D, то горизонтальная координата X[n] для любой точки n может вычисляться как:

X[n] = X[n – 1] + D – Zfactor, или X[n] = X[n + 1] – D +Zfactor,

где X[n – 1] и X[n + 1] — точки соответственно предыдущего и следующего циклов повторения, а  Zfactor = f(Z) — поправка, несущая в себе информацию о наличии за плоскостью трехмерного изображения.

Реальный алгоритм расчета стереограммы несколько сложнее, однако он всегда подчиняется указанному принципу.

В процессе проведения исследований был разработан пакет программного обеспечения, позволяющий создавать стереограммы на основе импортируемых из стандартных трехмерных форматов объектов с использованием как шумового, так и текстурированного заполнения. Также были проведены работы по созданию и исследованию анимированных стереограмм, что дало интересные результаты.

Около 68,8 % людей способны увидеть трехмерный объект, информация о котором заложена в рисунке.

Теперь рассмотрим, что же на самом деле видит человек при рассматривании стереограммы. Предположим, что стереограмма построена на основе клонирования заполненных шумом полос. При взгляде на рисунок одним глазом или при повороте на 90° на нем нельзя заметить ничего другого кроме равномерного заполнения шумом. Изображение появится только при наблюдении обоими глазами за правильно ориентированным рисунком, с близкого к расчетному расстояния.

Из вышеприведенного алгоритма следует, что в стереограмму закладывается только информация об объеме (трехмерной форме) объекта, но не о его цвете или освещенности. Это означает, что объект не присутствует на рисунке в обычном понимании этого слова, и не может быть воспринят традиционным механизмом зрения. Очевидно, что информация о трехмерной форме декодируется человеческим мозгом, преобразуясь в визуальное изображение, и накладывается на плоскую картинку. Таким образом, мы имеем дело с визуализацией информации, вычисленной мозгом.

Результаты, полученные при изучении компьютерных стереограмм, дают основания сделать некоторые обобщения.

Предполагается, что феномен содержания информации в искажениях циклических структур можно распространить далеко за пределы предмета проведенных исследований.

В частности, подобным же образом могут храниться не только данные об объеме, но и информация любого другого рода, причем не обязательно визуального характера. Уже описан и широко используется в технологии компьютерных игр и мультимедиа аналогичный механизм в области акустики.

В целом можно констатировать, что компьютерная стереография предоставляет богатый арсенал средств и методов для изучения эффекта визуализации в механизме восприятия как такового.